(57)【要約】【課題】ダムなどのゲート設備に対する負荷や駆動電流の増大を招くことなく、制御誤差をできるだけ小さくして高精度な制御を可能とするゲート自動制御装置の提供。【解決手段】ゲート自動制御装置は、ゲート１の目標開度Ｇｍを演算する制御量演部１０１およびゲートの開閉動作を制御するゲート制御部１０２を備える。そしてゲートを開方向または閉方向に動作させて目標開度とするのに際して、ゲートが停止指令を受けた後にも動作する過動作の量Ｑを見込んで、開方向の動作時にはゲートの実開度がＧｍ−Ｑとなった時点で停止指令を出し、閉方向の動作時にはゲートの実開度がＧｍ＋Ｑとなった時点で停止指令を出すようにした制御をなすようにされている。このようなゲート自動制御装置について、あるゲート動作時にゲートを動作させた際における実際の過動作の量Ｑｒを求め、あるゲート動作時から後のゲート動作時には、実過動作量Ｑｒを見込過動作量Ｑに用いてゲート制御をなすようにしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲートの目標開度を演算する制御量演部およびゲートの開閉動作を制御するゲート制御部を備え、前記ゲートを開方向または閉方向に動作させて前記目標開度とするのに際して、前記ゲートが停止指令を受けた後にも動作する過動作の量を見込んで、開方向の動作時には前記ゲートの実開度が（前記目標開度−前記見込過動作量）となった時点で停止指令を出し、閉方向の動作時には前記ゲートの実開度が（前記目標開度＋前記見込過動作量）となった時点で停止指令を出すようにした制御をなすようにされているゲート自動制御装置において、
あるゲート動作時に前記ゲートを動作させた際における実際の過動作の量を求め、前記あるゲート動作時から後のゲート動作時には、前記実過動作量を前記見込過動作量に用いてゲート制御をなすようにされていることを特徴とするゲート自動制御装置。
【請求項２】
前記実過動作量は、当該実過動作量を求めようとするゲート動作時における実際のゲートの開度の前記目標開度に対する制御誤差を実測して求め、その実測制御誤差に基づいて求めるようにされている請求項１に記載のゲート自動制御装置。
【請求項３】
前記実測制御誤差は、前記ゲートの下端の高さ位置を所定間隔で区切り、その高さの区切りごとに求めるようにされている請求項２に記載のゲート自動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばダムのような貯水施設に設けられている放流設備におけるゲートの開閉を自動制御するためのゲート自動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダムなどの貯水施設の管理を合理化・省力化するには、放流設備を安全かつ適確に操作できるようにすることが重要である。そのためには、放流設備におけるゲートの開閉を高い精度で制御できるようにする必要があり、ゲート自動制御装置を用いてゲートの開閉制御をすることが広く行われている。
【０００３】
ゲート自動制御装置では、例えば一定水位の保持などの基準に基づいてゲートに必要な目標開度Ｇｍ（単位ｃｍ）を求め、この目標開度Ｇｍになるようにゲートの開閉動作を制御する（特許文献１〜４）。このようなゲート制御にはゲートの過動作の問題がある。すなわち、ゲート自動制御装置の性能（処理遅れ時間など）やゲートの慣性（これはゲートの動作速度やゲートにかかる水圧あるいはゲートの滑りの程度のような動作特性などで決まる）などに起因して、ゲート自動制御装置から停止指令が出された後にもゲートが動作を続けて過動作となり、ゲートの実開度が目標開度Ｇｍに達した時点で停止指令を出すと最終的な実開度が目標開度Ｇｍから外れて制御誤差を発生してしまうという問題である。
【０００４】
こうした過動作による制御誤差の問題に対処するについては、一定の見込過動作量Ｑ（単位ｃｍ）を設定し、開方向の動作時にはゲートの実開度がＧｍ−Ｑとなった時点で停止指令を出し、閉方向の動作時にはゲートの実開度がＧｍ＋Ｑとなった時点で停止指令を出すような制御を行う方式がある。また特許文献４に開示の例のように、目標開度付近で補正処理により小刻みにゲートを動作させて目標開度と実開度の誤差分を埋めるように制御する方式も知られている。
【０００５】
【特許文献１】特公平６−１６２４７号公報
【特許文献２】特開平１０−１４３２０３号公報
【特許文献３】特開２０００−３０３４３４号公報
【特許文献４】特開２００３−１４７７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した目標開度付近で補正処理を行って目標開度と実開度の誤差分を埋めるように制御方式は、ゲートの制御誤差を小さくできるという点では優れている。しかし、ゲートを小刻みに開閉することには、特に規模の大きなゲート設備の場合に、ゲート設備にとって好ましくない負荷や駆動電流の過剰な増大を招き易いという問題がある。
【０００７】
一方、見込過動作量を設定することで制御誤差に対処する制御方式にはこのような負荷や駆動電流の過剰な増大という問題はない。しかし過動作量は、ゲートの実際の制御誤差から決まる値であり、したがってダムなどに設置されているゲートをゲート自動制御装置により実際に動作させて初めて求まる値である。このため見込過動作量を試験などにより予め精度の高いものとして求めることには困難があり、それだけ制御精度に劣るという問題がある。また過動作量は、上記のようにゲート自動制御装置の性能やゲートの慣性などの要因に影響される。そしてこられの要因は経時的に変化する可能性のあるものであり、このことによっても制御精度が影響される。
【０００８】
本発明は、以上のような事情を背景になされたものであり、ゲート設備に対する負荷や駆動電流の増大を招くことなく、制御誤差をできるだけ小さくして高精度な制御を可能とするゲート自動制御装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的のために本発明では、ゲートの目標開度を演算する制御量演部およびゲートの開閉動作を制御するゲート制御部を備え、前記ゲートを開方向または閉方向に動作させて前記目標開度とするのに際して、前記ゲートが停止指令を受けた後にも動作する過動作の量を見込んで、開方向の動作時には前記ゲートの実開度が（前記目標開度−前記見込過動作量）となった時点で停止指令を出し、閉方向の動作時には前記ゲートの実開度が（前記目標開度＋前記見込過動作量）となった時点で停止指令を出すようにした制御をなすようにされているゲート自動制御装置において、あるゲート動作時に前記ゲートを動作させた際における実際の過動作の量を求め、前記あるゲート動作時から後のゲート動作時には、前記実過動作量を前記見込過動作量に用いてゲート制御をなすようにされていることを特徴としている。
【００１０】
また本発明では、前記実過動作量は、当該実過動作量を求めようとするゲート動作時における実際のゲートの開度の前記目標開度に対する制御誤差を実測して求め、その実測制御誤差に基づいて求めるようにしている。
【００１１】
また本発明では、上記のようなゲート自動制御装置について、前記実測制御誤差は、前記ゲートの下端の高さ位置を所定間隔で区切り、その高さの区切りごとに求めるようにしている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、ある時点で実際にゲートを動作させた際における過動作量である実過動作量を求め、これを後のゲート動作時における見込過動作量として用いることができるようにしている。このため本発明によれば、ゲート自動制御装置の性能やゲートの慣性の実際に見合った精度の高い見込過動作量を設定することができ、したがってゲート設備に対する負荷や駆動電流の増大を招くような小刻みな制御を必要としない見込過動作量設定方式により、高精度なゲート制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施する上で好ましい形態について説明する。図１に一実施形態によるゲート自動制御装置の構成をブロック図にして示す。本実施形態のゲート自動制御装置は、ダムのゲート設備に適用される場合の例であり、目標開度Ｇｍを演算する制御量演算部１０１、ダムのゲート１の開閉動作を制御するゲート制御部１０２、ゲート設備に設けてある開度計２からゲート１の実際の開度を取得し、この実開度と目標開度Ｇｍとのずれである制御誤差Ｘ（単位ｃｍ）をゲート動作時ごとに求めるテーブル更新処理部１０３、およびテーブル更新処理部１０３で求めた制御誤差Ｘを記憶する制御誤差記憶テーブル１０４を備えている。
【００１４】
ゲート制御部１０２によるゲートの開閉動作制御は以下のようになされる。すなわちゲート制御部１０２は、ゲートの動作中に変化する実開度Ｇと目標開度Ｇｍを比較し、実開度Ｇが見込過動作量Ｑだけ目標開度Ｇｍの手前に達したらゲート１の駆動系３にゲート停止指令を出す。具体的には、開方向の動作時にはゲートの実開度ＧがＧｍ−Ｑとなった時点で停止指令を出し、閉方向の動作時にはゲートの実開度がＧｍ＋Ｑとなった時点で停止指令を出す。ここで、見込過動作量Ｑには、制御誤差記憶テーブル１０４に記憶の制御誤差Ｘから求められる実過動作量Ｑｒを用いる。すなわち過去のある時点Ｔでのゲート動作において設定される見込過動作量Ｑｐにその時の実測制御誤差Ｘまたは後述のようにして実測制御誤差Ｘから推定される推定制御誤差Ｘを加えたＱｐ＋Ｘ＝Ｑｒとして時点Ｔでのゲート動作時における実過動作量Ｑｒを求め、この実過動作量Ｑｒを時点Ｔより後のゲート動作時における見込過動作量Ｑとして用いる。
【００１５】
制御誤差Ｘは、主にゲートの過動作により生じる。具体的にいうと、ゲート動作時に設定する見込過動作量がゲート動作時における実際の過動作量からずれているとそのずれ分が主になって制御誤差を生じる。そしてその過動作量は、上述のように、ゲート自動制御装置の性能やゲートの慣性などを主な要因として変化し、そのゲートの慣性にはゲートにかかる水圧としてダムの水位が大きく影響する。このため制御誤差Ｘは、ゲート１の高さ位置に関する高さパラメータに相関することになる。そして高さパラメータは、ダムの水位を一定に保つようにゲート１の開閉を制御する場合であれば、ダムの水面からゲート１の下端までの高さ距離Ｈとして与えられる。また制御誤差Ｘは、ゲート設備に複数のゲートが設けられている場合にはゲートごとに異なるし、ゲートの動作方向が開方向か閉方向かによっても異なる。また制御誤差Ｘをもたらす過動作量が経時的にも変化することからゲートの動作時ごとにも異なり得る。したがって制御誤差記憶テーブル１０４は、ゲートごとに開方向用と閉方向用が作成され、高さパラメータとゲートの動作時を含む構造とするのが適切である。
【００１６】
そのような構造による制御誤差記憶テーブルの例を図２に示す。図２の例は水位一定保持の場合であり、高さパラメータとしてダム水面とゲート下端の間の高さ距離Ｈを用いており、これを１０ｃｍ単位で区切るようにしている。また図２の例では、ゲートの動作時を更新日時として記録するようにしている。
【００１７】
図３は、制御誤差記憶テーブルの初期状態、すなわちゲート自動制御装置による制御の下でのゲートの動作が一度もない状態である。この時は制御誤差Ｘとして仮の値を設定しておくものとし、図３の例ではすべて１ｃｍとしている。
【００１８】
この初期状態から最初にゲート動作を実施した場合、ゲート停止後の実開度と当初の目標開度を比較して制御誤差の実績値を求め、図４に示すように、制御誤差記憶テーブルの該当箇所（該当の高さパラメータ区切り）にその値を記憶させる。その際、記憶させた日時を「更新日時」として併せて該当箇所に記憶する。ここで、ゲートの開度は、ゲートの動作時ごとに異なる。したがって１回のゲート動作時ではその時のゲート開度に対応した高さパラメータ区切りについての制御誤差が得られるだけである。ただ、パラメータ区切りごとの制御誤差の相違はそれほど大きくはない。そこで、未だ制御誤差の実測がなされていない高さパラメータ区切りについては、その高さパラメータ区切りに最も近い高さパラメータ区切りにおける実測制御誤差値を推定値として外挿するようにする。図４の例は、最初のゲート動作時であり、実測は１〜１０ｃｍの高さパラメータ区切りについてだけ制御誤差が２ｃｍとして得られており、その値を他の高さパラメータ区切りのすべてに外挿している。
【００１９】
図５に示すのは、図４の状態から新たにゲートの動作が実施された際の制御誤差記憶テーブルの状態の例である。この例は、図４の状態の後に、５１〜６０ｃｍの高さパラメータ区切りに対応する目標開度でゲートを新たに動作させた場合であり、５１〜６０ｃｍの高さパラメータ区切りにおいて制御誤差に実測値３ｃｍが得られている。そしてこの結果に基づいて、未実測の高さパラメータ区切りに対する外挿値を変更している。すなわち図４の状態では、実測された１〜１０ｃｍの高さパラメータ区切りにおける制御誤差の値を他の高さパラメータ区切りのすべてに推定値として外挿していたが、高さパラメータ区切り５１〜６０ｃｍについて新たに実測値３ｃｍが得られたので、高さパラメータ区切り１〜１０ｃｍに対してよりも高さパラメータ区切り５１〜６０ｃｍの方が近い高さパラメータ区切りについては外挿する制御誤差を３ｃｍに変更している。
【００２０】
こうした図５の例の場合と同様にして、ゲート動作を実施する都度、制御誤差の実績値と更新日時を記憶するとともに、未実測の高さパラメータ区切りに対する外挿を新たに実測の高さパラメータ区切りとの隣接関係で更新していくものとする。
【００２１】
以上のような制御誤差記憶テーブルにあっては、一定時間以上ゲートの動作がなされていないために一定時間以上新たな実測値が得られていない高さパラメータ区切りについて、そこに記録されている制御誤差が古くなって実情と合わなくなっている可能性が高くなる。そこで、図６に示すように、手動または一定の規則によって、そこの旧データ（制御誤差と更新日時）を削除するとともに、この削除対象の旧データが外挿されている高さパラメータ区切りについても旧データ（外挿の制御誤差）を削除し、これら旧データ削除の高さパラメータ区切りに対して、実測値を得られている高さパラメータ区切りで旧データ削除の高さパラメータ区切りに最も近い高さパラメータ区切りにおける制御誤差を外挿するようにするのが好ましい。
【００２２】
本発明では、以上のようにしてゲート動作を実施するごとに制御誤差を実測してこれを制御誤差記憶テーブルに記憶し、この記憶してある実測制御誤差から実際の過動作量を求め、この実過動作量を見込過動作量に用いるようにすることで、ゲート自動制御装置の性能やゲートの慣性の実際に見合った精度の高い見込過動作量を設定することができる。したがって本発明によれば、ゲート設備に対する負荷や駆動電流の増大を招くような小刻みな制御を必要としない見込過動作量設定方式により、高精度なゲート制御が可能となる。
【００２３】
以上の実施形態では、制御誤差記憶テーブルに実測制御誤差を記憶させ、この実測制御誤差から実過動作量を求めるようにしていた。本発明はこのような形態の他に、例えば上述のような制御誤差記憶テーブルに実過動作量も記憶させ、この記憶させた実過動作量を直接に見込過動作量として用いるようにする形態も可能であるし、上述のような制御誤差記憶テーブルに代えて、実測誤差から求められる実過動作量に関する適宜な記憶テーブルを作成する形態も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
ゲート設備に対する負荷や駆動電流の増大を招くような小刻みな制御を必要としない見込過動作量設定方式により、高精度なゲート制御が可能とするものであり、ダムなどの水門ゲートの開閉制御に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一実施形態によるゲート自動制御装置の構成を示す図である。
【図２】制御誤差記憶テーブルの構造の例を示す図である。
【図３】制御誤差記憶テーブルの初期状態の例を示す図である。
【図４】制御誤差記憶テーブルが初期状態から最初のゲート動作時に更新される状態を説明する図である。
【図５】制御誤差記憶テーブルが新たなゲート動作時に更新される状態を説明する図である。
【図６】制御誤差記憶テーブルが古いデータの削除で更新される状態を説明する図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    ゲート
２    開度計
３    ゲートの駆動系
１０１    制御量演算部
１０２    ゲート制御部
１０３    テーブル更新処理部
１０４    制御誤差記憶テーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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